Перспективы отбора. От зелёных пеночек и бессмысленного усложнения до голых землекопов и мутирующего человечества

рис. 27.1. У среднего земляного вьюрка, Geospiza fortis (а, в), способность справляться с плодами Tribulus cistoides (якорца ладанникового) зависит от размера клюва. Особи с большими клювами (а) могут питаться этими плодами, хотя у них уходит втрое больше времени на разгрызание, чем у большого земляного вьюрка,

G. magnirostris (б), который своим мощным клювом легко раскусывает твердые плоды этого растения, чтобы извлечь съедобные семена (г: слева — целый плод, справа — разгрызенный вьюрком, с пятью полостями, где были семена). Особи G. fortis с маленькими клювами (в

) не в силах разгрызть такой плод и даже не пытаются. Размер плодов 8 мм, они показаны при вдвое большем увеличении, чем вьюрки.

В дождливые периоды направленность отбора меняется на противоположную, что ведет к быстрому уменьшению клюва в ряду поколений (это похоже на баланс между формами березовой пяденицы в Исследовании № 25).

Ситуация принципиально изменилась в 1982 году, в начале дождливого периода, вызванного сильным Эль-Ниньо, когда на острове обосновались две самки и три самца вида-конкурента — большого земляного вьюрка, G. magnirostris. Эта птица специализируется на крупных семенах и разгрызает плод якорца втрое быстрее, чем большеклювые особи G. fortis. Пришельцы быстро размножились, но, пока дождей выпадало достаточно, еды хватало всем — и конкуренция с чужаками не влияла на эволюцию G. fortis.

Однако в 2004–2005 годах случилась очередная засуха, в результате которой в дефиците оказались как мелкие, так и крупные семена. Конкуренция за плоды якорца между большеклювыми G. fortis и «поналетевшими» G. magnirostris резко обострилась. Победить в этой конкуренции у аборигенного вида шансов не было, поскольку клювы пришельцев больше и мощнее. Ну а мелкие семена эффективнее эксплуатировались особями G. fortis с маленькими клювами. Это привело к массовой гибели большеклювых G. fortis и к уменьшению среднего размера клюва в популяции. В итоге через 22 года после появления вида-конкурента средние земляные вьюрки по размеру клюва (а заодно и по размеру тела, который положительно коррелирует с размером клюва) стали сильнее отличаться от больших земляных вьюрков, чем в период раздельного проживания (Grant, Grant, 2006).

Этот случай является одним из наиболее детально документированных примеров так называемого расхождения признаков

. Данный эволюционный механизм был предсказан еще Дарвином: конкуренция за ресурсы с близкородственными формами должна способствовать морфологической дивергенции, разделению ниш и видообразованию, потому что селективное преимущество получают особи, ориентированные на те ресурсы, конкуренция за которые слабее. Заслуга супругов Грант состоит в том, что им удалось в деталях проследить работу этого механизма в природе.

Впрочем, для полного понимания процесса необходимо разобраться в его генетических основах. В 2016 году, спустя 10 лет после публикации знаменитой статьи Грантов с описанием расхождения признаков у вьюрков, в журнале Science была опубликована новая статья, в которой супруги Грант с коллегами из Уппсальского университета (Швеция) сообщили, что и эту задачу им удалось решить, по крайней мере в общих чертах (Lamichhaney et al., 2016).

Прежде всего, нужно было найти в геноме вьюрков гены, влияющие на размер клюва (а также на размер тела — как мы уже упоминали, эти признаки взаимосвязаны, хотя во время засухи 2004–2005 годов шансы на выживание у средних земляных вьюрков сильнее зависели от размера клюва, чем тела). Ученые отсеквенировали полные геномы 60 птиц: по 10 представителей малого (G. fuliginosa), среднего и большого земляных вьюрков, а также трех видов древесных вьюрков (Camarhynchus parvulus, C. pauper и C. psittacula). Земляные и древесные вьюрки разделились 400 000 лет назад, и между ними еще сохраняется эпизодическая гибридизация (как и между видами внутри каждой из двух групп). Исследователи исходили из предположения (впоследствии подтвердившегося), что различия по размерам клюва и тела в обеих группах вьюрков должны быть связаны с одними и теми же генами и с похожими наборами их вариантов (аллелей). Ранее были получены геномные последовательности еще 120 птиц, среди которых были представители всех четырнадцати видов галапагосских вьюрков. Все эти данные учитывались при анализе.